基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的PRMI外骨骼機(jī)器人步態(tài)仿真研究.pdf

1、外骨骼機(jī)器人作為一個(gè)以人為核心的交互式機(jī)器人平臺(tái)，成為了近年來較為熱門的研究領(lǐng)域之一。作為一種可以穿戴在人外部的機(jī)械裝置，外骨骼機(jī)器人在對(duì)穿戴者提供支撐和保護(hù)的同時(shí)，也能夠通過機(jī)械結(jié)構(gòu)完成穿戴者自身無法完成的任務(wù)。外骨骼機(jī)器人的特性決定了其應(yīng)用的廣泛性，在軍事作戰(zhàn)、應(yīng)急救災(zāi)和醫(yī)療康復(fù)中都有廣泛的應(yīng)用前景。
　　作為一個(gè)可穿戴機(jī)器人，對(duì)外骨骼機(jī)器人的擬人化設(shè)計(jì)和人體下肢的步態(tài)分析便成為了該研究領(lǐng)域中的重要問題。本論文正是針對(duì)上述兩個(gè)

2、問題，通過對(duì)人體下肢行走的步態(tài)分析，并擬人化設(shè)計(jì)外骨骼機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型，最后以聯(lián)合仿真的方式實(shí)現(xiàn)外骨骼機(jī)器人的步態(tài)仿真驗(yàn)證。本論文的主要內(nèi)容有：
　　1.通過對(duì)人體下肢運(yùn)動(dòng)步態(tài)階段的劃分，以及運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析，對(duì)不同階段的人體下肢運(yùn)動(dòng)步態(tài)階段建立了動(dòng)力學(xué)模型，為關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算提供了理論依據(jù)，也為聯(lián)合仿真平臺(tái)的搭建提供了數(shù)學(xué)模型。
　　2.根據(jù)擬人化的設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)了PRMI（Pattern Recognition

3、 and Machine Intelligence Lab）外骨骼機(jī)器人的CAD模型，重點(diǎn)論述了擬人化和可穿戴的設(shè)計(jì)方法，并完成了樣機(jī)的組裝和穿戴測(cè)試。同時(shí)建立了外骨骼機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型，為聯(lián)合仿真的平臺(tái)提供的接口平臺(tái)。
　　3.通過ADAMS/Simulink聯(lián)合仿真平臺(tái)，完成PRMI外骨骼機(jī)器人的行走步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，同時(shí)提出了一種步態(tài)曲線生成算法，該算法能夠通過髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡生成膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并完成了實(shí)